CC BY
35
СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕМА НОМЕРА]
Исследование антиоксидантной активности биокомпозиций
на основе пробиотиков
Л.В. Драчева
Международная академия информатизации Е.И. Короткова, А.Н. Лукина
Томский политехнический университет
В результате различных метаболических процессов в организме человека непрерывно образуются активные формы кислорода и свободные радикалы. В ходе эволюции в нашем организме была создана антиоксидантная система, защищающая его от свободных радикалов. Эту систему образуют ферменты, витамины, металлы и т. д. Они ингибируют процесс свободнора-дикального окисления органических веществ в клетках. Для современного человека чрезвычайно важно использование в своем рационе веществ с ан-тиоксидантными свойствами в виде продуктов питания, БАД с антиокислительной направленностью, соответствующих витаминов.
Для нормализации работы организма в профилактических и терапевтических целях, в частности атеросклероза, используют различные биопрепараты, относящиеся к классу БАД к пище [1, 2].
В работе были исследованы анти-оксидантные свойства разработанных биологически активных композиций на основе пробиотиков. Для этого использовали метод катодной вольтам-перометрии, основанный на процессе электровосстановления кислорода (ЭВ О2).
В его основе лежит модельная реакция ЭВ О2, протекающая на электроде по механизму, аналогичному восстановлению кислорода в клетках и тканях организма человека:
О2 + е =О2", ОГ+ Н+ = НО..
(1) (2)
Назва- Значение кинетического критерия К,
ние мкмоль/дм3^мин
Био- рн рН рН 5,17 рН 7,29 рН
компо- 3,06 3,69 8,67
зиция 0,225 0,230 0,359 0,243 0, 205
Био- рН 2,81 рН рН 5,78 рН рН 9,72
компо- 4,24 8,43
зиция 0,166 0,184 0,248 0,079 0,156
но; + Н+ + е = Н2О2 , Н2О2 + 2Н + + 2е = 2Н;О.
(3)
(4)
Таблица 1
Зависимость кинетического критерия К от величины рН среды для биокомпозиций № 1 и № 2
Генерация активных кислородных радикалов происходит на поверхности электрода, на котором они вступают в реакцию взаимодействия с антиокси-дантами. Это выражается в уменьшении тока электровосстановления кислорода и сдвиге потенциала в положительную или отрицательную область в зависимости от механизма протекающей реакции. Теоретические закономерности данных процессов и механизмы их протекания представлены в работах [3, 4, 5].
Методика эксперимента состояла в получении вольтамперограмм катодного восстановления кислорода с помощью вольтамперометрического анализатора марки «АОА» фирмы «Поли-ант». Электрохимическая ячейка прибора представляет собой стеклянный стаканчик с раствором фонового электролита, индикаторного ртутно-пленоч-ного электрода, электрода сравнения и вспомогательного хлорид-серебряного электрода. В качестве фонового электролита был выбран фосфатный буфер с рН 6,86. Перемешивание раствора осуществляли с помощью магнитной мешалки.
В данном методе предполагается, что антиоксиданты, имеющие восстановительную природу, реагируют с кислородом и его активными радикалами на поверхности индикаторного электрода. Это приводит к уменьшению величины катодного тока электровосстановления кислорода на ртутно-пленочном электроде в области потенциалов от 0 до -1 В.
Как было установлено ранее, величина рН среды биокомпозиций изменяется во времени с момента их изготовления. Поэтому в работе была исследована зависимость изменения ан-тиоксидантной активности от рН среды анализируемых образцов. Величину рН создавали растворами Н2Б04 и ЫаОН соответственно, а ее контроль проводили с помощью стандартного рН-метра марки М-150. Исходное значение рН для биокомпозиции № 1 со-
ставляло 3,69 и биокомпозиции № 2 равно 4,24.
Была изучена зависимость относительного изменения тока электровосстановления кислорода от времени протекания процесса в присутствии исследуемых биокомпозиций при разных значениях рН в интервале от 2,8 до 9,7.
Антиоксидантную активность анализируемых биокомпозиций оценивали по двум критериям: К и 1С50%
Кинетический критерий К показывает количество прореагировавших кислородных радикалов с исследуемой биокомпозицией за 1 мин, т. е. эффективность взаимодействия образца с кислородными радикалами. Он имеет размерность, соответствующую мкмоль/дм3^мин, и определяется по формуле
К = СО/(1-1/1 ),
О./ 4 |/ нач.' '
(5)
где СО - концентрация кислорода в исходном растворе в отсутствие образца, мкмоль/дм3; 1нач - значение предельного тока ЭВ О2 в отсутствие образца в растворе, мкА; 1| - текущее значение тока ЭВ О2 в присутствии образца в растворе, мкА; Т - время протекания процесса, мин.
Из уравнения (5) следует, что чем больше значение кинетического критерия, тем выше антиоксидантная активность анализируемого образца.
Также был рассмотрен и критерий 1С50% который представляет величину 50%-ного ингибирования модельного сигнала электровосстановления кислорода в присутствии исследуемых биокомпозиций (размерность: см3 образца/дм3 раствора). При этом следует отметить, что чем меньше концентрация, необходимая для подавления 50%-ного тока электровосстановления кислорода, тем более высокой антиок-сидантной активностью обладает анализируемое вещество.
В табл. 1 приведены значения кинетического критерия для биокомпозиций № 1 и № 2 в зависимости от величины рН среды.
Как видно из табл. 1, в исследованном интервале рН наиболее высокой антиоксидантной активностью обладает биокомпозиция № 1 при рН 5,17, в то время как образец № 2 проявляет свои максимальные антиоксидантные свойства при рН 5,78.
В табл. 2 представлены значения критерия 1С50% для анализируемых биокомпозиций в интервале рН 2,89,7.
Полученные данные согласуются с величиной кинетического критерия.
Графическая зависимость величины кинетического критерия К и критерия 1С50% от рН среды анализируемых биокомпозиций показывает, что оба кри-
MEANS AND METHODS OF MEASUREMENTS
терия имеют экстремумы. При этом наиболее эффективный интервал значений рН, в котором обе исследуемые биокомпозиции проявляют максимальную антиоксидантную активность, составляет 5-6.
При изменении критерия 1С50% для биокомпозиций № 1 и № 2 в том же интервале рН картина имеет более сложный вид, и ее данные согласуются с параметрами кинетического критерия.
В ходе работы была определена эффективная концентрация для биокомпозиции № 1, равная 3,5И0-2 см3 образца/в дм3 раствора, и для биокомпозиции № 2, составляющая 16,3Ч0-2 см3 образца/в дм3 раствора. Она может быть использована для создания различных слабокислотных композиций. Также установлено, что зависимость антиоксидантной активности образцов от величины рН характеризуется оптимумом. Наиболее эффективный интервал значений рН, при котором оба исследованных образца проявляют самую высокую активность, составляет 5-6. Также показано, что при хранении
биокомпозиций их кислотность возрастает, а антиоксидантная активность снижается.
Таким образом, на основании полученных экспериментальных данных следует отметить, что обе биокомпозиции проявляют антиоксидантную активность по отношению к процессу электровосстановления кислорода. Оба исследуемых образца сдвигают потенциал в более положительную область, что свидетельствует об антирадикальном механизме их взаимодействия с активными кислородными радикалами. Благодаря этому они могут быть успешно использованы для создания целого ряда пищевых продуктов функционального назначения для их применения в профилактических и терапевтических целях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Антиоксиданты в комплексной терапии атеросклероза. - М.: Медпрак-тика-М, 2003.
Таблица 2
Зависимость критерия !С50% от величины рН среды для биокомпозиций № 1 и № 2
Название Критерий 1С 50%
Био- рН 3,06 рН рН 5,17 рН 7,29 рН
компо- 3,69 8,67
зиция 27,05 7,06 3,51 5,79 8,505
Био- рН 2,81 рН рН 5,78 рН 8,43 рН
компо- 4,24 9,72
зиция 94,98 13,68 16,3 6,68 5,595
2. JlaHKUH B.3, Tuxa3e A.K, BeneH-kob ra.H.//KapflMonorM^. 2000. №7. C. 48.
3. Korotkova E. I, Karbainov Y.A., Avramchik O.A.//Anal. and Bioanal. Chem. 2003. № 1-3. P. 465.
4. Korotkova E.I, Avramchik O.A., Karbainov Y.A., Kagiya T.V., Tcherdynseva N.V.//Talanta. 2004. V. 63. P. 729.
5. Avramchik O.A.,.Korotkova E. I, Plotnikov E.V., Lukina A.N, Karbainov Y.A.//J. pharmaceutical and biomedical analysis. 2005. V. 37. P. 1149.
ix международный форум
ЖИВАЯ ВОДА РОССИИ-200
11 апреля - 14 апреля
2007 ?
©Ojpyss EJjXSSOSSWOS Ш®<Щ ша'гРфОШ
Россия, Моек
гМ^ждуда Щш
ндия
Генеральный
информационный
спонсор
РГКОМНТ&Т
»а,/фане; |4вВЦ81-84 вв; l»l it *T, lali ferumiivxpo-deaign.ru; feiumtup
l//vww.«KpQ d«aig«.rit
ШШЗ®г?£ШЗЕЩ=ШЁ>ЕЩрС31!
«ЖИВАЯ ВОДА РОССИИ. ФЕСТИВАЛЬ РУССКОГО КВАСА. СЛАДКИЕ НАПИТКИ»
